Сдвигоустойчивость асфальтобетона (асфальта)

Под сдвигоустойчивостью понимают способность материала сопротивляться развитию пластических деформаций. Покрытие с плохими показателями по этому свойству проседает под колесами автомобилей, на нем образуются продольные углубления. Поэтому сдвигоустойчивость еще называют устойчивостью к колееобразованию.

Содержание [Спрятать]

Сдвигоустойчивость асфальтобетона (асфальта)
В чем разница между сдвигоустойчивостью и деформативностью
От чего зависит сдвигоустойчивость асфальтобетона
Как определяется сдвигоустойчивость асфальтобетона
Требования к сдвигоустойчивости асфальтобетона
Как улучшить сдвигоустойчивость асфальтобетона

Заметим, что такие дефекты могут появляться и по другим причинам, не только от колес машин. Подробнее об этом можно прочитать в статье Колееобразование асфальта.

В этой же статье мы рассмотрим такие вопросы:

В чем разница между сдвигоустойчивостью и деформативностью
От чего зависит сдвигоустойчивость асфальта
Как определяется сдвигоустойчивость (стойкость к колееобразованию)
Требования к сдвигоустойчивости асфальта
Как улучшить сдвигоустойчивость дорожного покрытия
Давайте поговорим о каждом из них подробнее.

В чем разница между сдвигоустойчивостью и деформативностью

Деформативностью асфальтобетона называют его способность изменять форму без раскалывания и растрескивания: сжиматься, растягиваться, изгибаться. Ее можно спутать со сдвигоустойчивостью. Но это принципиально разные понятия.

Для начала давайте разберемся, какие виды деформаций существуют:

Упругие (обратимые) – они исчезают сразу же после того, как с объекта снимают нагрузку
Пластические (необратимые) – они сохраняются после удаления нагрузки

Для наглядности приведем пример. Если сжать в руке резиновый мячик, а потом отпустить, он тут же примет изначальную форму – это упругая деформация. А если проделать то же самое с шариком из пластилина или глины, он просто сомнется. Это пластическая деформация.

Способность упруго сжиматься и растягиваться для асфальтобетона – это хорошо. Она предотвращает появление трещин при низких температурах. А вот необратимые изменения плохо сказываются на качестве и долговечности покрытия.

Понятие деформативности включает в себя и то, и другое. Оно более широкое и абстрактное. А сдвигоустойчивость касается конкретно необратимых преобразований.

А есть еще более узкое понимание этого свойства. Оно приводится в Методических рекомендациях Росавтодора:

«Сдвигоустойчивость – свойство асфальтобетона в покрытии сопротивляться образованию пластических деформаций под воздействием транспорта в теплый период года».

Здесь отражена практическая сторона этой характеристики. Ведь риск образования дефектов появляется тогда, когда асфальт в жару разогревается и становится более податливым.

Теперь вы имеете представление о сущности сдвигоустойчивости. В продолжении статьи мы рассмотрим факторы, которые на нее влияют.

От чего зависит сдвигоустойчивость асфальтобетона

Асфальт изготавливается с использованием органического вяжущего (битума), деформативные свойства которого зависят от температуры. В мороз он твердый и хрупкий, в теплом состоянии – мягкий, а при сильном нагревании ведет себя как вязкая жидкость.

Поэтому сдвигоустойчивость определяют как внутренние, так и внешние факторы:

Происхождение минерального наполнителя
Щебень из осадочных пород частично абсорбирует компоненты битума, из-за чего вяжущего не хватает для полноценного обволакивания зерен. Лучше брать щебень из магматических пород.
Форма зерен
Частицы щебня и отсева – шероховатые, с острыми углами. Они крепко сцепляются друг с другом в строительных смесях и растворах. А вот природные песок и гравий имеют низкую адгезию, поэтому асфальт на их основе получается пластичным.
Сцепление битума с щебнем и песком
Если оно низкое, то битумные пленки со временем отслаиваются от зерен наполнителя. Это снижает не только сдвигоустойчивость, но и ряд других важных свойств асфальта – например, водостойкость.
Вязкость битума
Чем она выше, тем дольше битум остается в твердом состоянии при нагревании – тем больше он сопротивляется внешним воздействиям. Однако тут есть и обратная сторона. При низких температурах очень вязкий битум растрескивается.
Температура покрытия
Сдвигоустойчивость повышается с увеличением температуры воздуха. Максимальной она будет в знойный летний день, когда асфальт может разогреваться до 60-70°С.

В следующих разделах мы подробнее остановимся на том, как эта характеристика материала оценивается и нормируется в соответствии с ГОСТами.

Как определяется сдвигоустойчивость асфальтобетона

Метод испытания этого свойства описан в ГОСТ 12801-98. Он проводится в лабораторных условиях с использованием гидравлического пресса и специального обжимного устройства по схеме Маршалла.

Для оценки сдвигоустойчивости используются два показателя:

Коэффициент внутреннего трения
Сцепление при сдвиге

Для испытания готовят четное число образцов – не менее шести. Это могут быть пробы асфальтобетонной смеси, уплотненные в лаборатории, или вырубки из дорожного покрытия. Перед началом измерений их в течение часа выдерживают в воде при температуре 50°С.

Процедура испытания выглядит так:

Одну половину образцов подвергают вертикальной одноосной нагрузке. Для этого их устанавливают под пресс и начинают нагружать со скоростью 50 мм/мин. Фиксируют нагрузку, при которой образцы начинают разрушаться, время нагрузки и предельную деформацию.
Вторую половину испытывают на обжимной установке при той же скорости нагрузки – 50 мм/мин. Аналогичным образом записывают необходимые данные.
Для каждого из шести (или более) образцов вычисляют работу деформирования A:

Для каждой половины партии высчитывают среднее арифметическое полученных значений.
Коэффициент внутреннего трения tgϕ получают по формуле:
Затем определяют сцепление при сдвиге C_п:

Подробнее об этой характеристике вы можете прочитать в статье Прочность асфальта.

Полученные показатели используются для оценки соответствия асфальта ГОСТу и определения его марки по качеству.

Требования к сдвигоустойчивости асфальтобетона

Прежде чем мы начнем разговор о нормировании сдвигоустойчивости, давайте вспомним основные классификации асфальта: по пористости, марке и содержанию щебня.

По пористости асфальтобетон делится на:

Высокопористый – содержание воздушных пустот от 10% до 18%
Пористый – от 5% до 10%
Плотный – от 2,5% до 5%
Высокоплотный – от 1% до 2,5%

По качеству материал делится на три марки:

Марка I – асфальт с самыми высокими показателями для своего вида
Марка II – асфальт среднего качества
Марка III – асфальт с удовлетворительными характеристиками для неответственных работ

По содержанию щебня выделяются пять типов:

Тип А – 50-60% щебня
Тип Б (Бх) – 40-50% щебня или гравия
Тип В (Вх) – 30-40% щебня или гравия
Тип Г (Гх) – песчаный (с отсевом дробления)
Тип Д (Дх) – песчаный (с природным песком)

Подробнее об этих и других классификациях вы можете прочитать на странице Виды асфальта.

Требования к показателям сдвигоустойчивости приведены в ГОСТ 9128-2013. Они нормируются только для горячих смесей. Это обусловлено тем, что холодный асфальт в принципе не используется для строительства дорог – для него эта характеристика не особо важна.

Допускаются такие пределы значений:

Показатель	Вид асфальта	Марка
Показатель	Вид асфальта	I	II	III
Коэффициент внутреннего трения, не менее	Высокоплотный	0,88-0,91	—	—
	Плотный тип А	0,86-0,89	0,86-0,89	—
	Плотный тип Б	0,80-0,83	0,80-0,83	0,79-0,81
	Плотный тип В	—	0,74-0,78	0,73-0,77
	Плотный тип Г	0,78-0,82	0,78-0,82	0,76-0,80
	Плотный тип Д	—	0,64-0,70	0,62-0,66
	Пористый и высокопористый	Не нормируется
Сцепление при сдвиге, МПа, не менее	Высокоплотный	0,25-0,30	—	—
	Тип А	0,23-0,26	0,22-0,25	—
	Тип Б	0,32-0,38	0,31-0,36	0,29-0,36
	Тип В	—	0,37-0,44	0,36-0,42
	Тип Г	0,34-0,38	0,33-0,37	0,32-0,36
	Тип Д	—	0,47-0,55	0,45-0,50
	Пористый и высокопористый	Не нормируется

Для вашего удобства, ниже мы разместили эту же самую таблицу в виде картинки:

Таблица пределов значений по сдвигоустойчивости асфальта

Прочерк в таблице значит, что такой вид асфальтобетона ГОСТом в принципе не предусмотрен. Например, асфальт на природном песке (тип Д) имеет настолько низкие показатели, что даже лучшие его образцы к марке I не отнести.

Как улучшить сдвигоустойчивость асфальтобетона

Это свойство материала напрямую определяет долговечность дорожного покрытия. Высокая пластичность приводит к необратимым деформациям, образованию колей и наплывов.

Как мы уже отмечали, сдвигоустойчивость во многом зависит от свойств битума. Но в России практически не производится вяжущее, которое могло бы обеспечить действительно высокие показатели асфальта в наших сложных климатических условиях. Поэтому при строительстве дорог с высокой нагрузкой его приходится модифицировать.

Для этого используются специальные добавки:

Адгезионные
Это поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые увеличивают внутреннее сцепление смеси и улучшают прилипание битума к наполнителю. За счет этого асфальт становится более жестким и крепким.
Полимерные
Для снижения теплочувствительности битум модифицируется термоэластопластами (искусственным каучуком). Благодаря этому при низких температурах покрытие имеет хорошие показатели деформативности, а в жару остается прочным и не плавится.
Стабилизирующие
Это различные волокна (целлюлозные, хризотиловые, базальтовые и другие), которые позволяют улучшить структуру битума в смесях с высоким содержанием щебня. Именно таким образом производится щебеночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) – покрытие с очень прочным и жестким каркасом, которое используется на автомагистралях и крупных городских дорогах.
Резиновые
Такие добавки придают битуму эластичность и упругость. Резиноасфальтобетон (или, как его еще называют, прорезиненный асфальт) хорошо переносит сильные нагрузки, меньше склонен к образованию пластических деформаций и колей.

Подведем итог.

Сдвигоустойчивость характеризует способность асфальта сопротивляться появлению необратимых деформаций. Она особенно актуальна в жару, когда вяжущее в составе материала размягчается и становится пластичным. В соответствии с ГОСТ 9128-2013, это свойство оценивается по коэффициенту внутреннего трения и сцеплению при сдвиге. Повысить сдвигоустойчивость можно при помощи добавок: ПАВ, термоэластопластов, целлюлозного волокна и резиновой крошки.

Если вы хотите подробно прочитать о других свойствах асфальтобетона, рекомендуем следующие страницы:

Если вы хотите узнать больше о разновидностях асфальта, рекомендуем к прочтению следующие страницы:

Виды асфальтобетона (асфальта)

О том, как и из чего делают асфальт, читайте здесь:

Производство асфальтобетона

О том, как можно использовать асфальт и для каких работ он подходит, вы можете узнать на наших страницах:

В компании Грунтовозов вы можете приобрести следующие виды асфальта:

Также у нас в продаже есть срезка асфальта (асфальтовая крошка).

Если вы хотите купить асфальт конкретной фракции:

Если вы хотите купить горячий асфальт, обратите внимание на следующие его разновидности:

Также у нас в продаже имеется холодный асфальт:

Холодный мелкозернистый асфальт